第20章癌基因、抑癌基因与生长因子【100页】

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• 1970年Marein证明细胞恶性转化与RSV基因组中一 个特定基因src相关,该基因被命名为病毒癌基因 (viral oncogene, v-onc),即v-src。
1976年Bishop证明正常细胞中存在与voncogene同源序列——细胞癌基因 (cellular oncogene, c-onc)。与v-src对应者 名为c-src。
A
myc
B
Provirus
LTR
LTR myc
myc mRNA
A
myc
B
Provirus
myc LTR LTR
myc mRNA
A
H chain genes
mRNA
B
H chain genes c-myc
mRNA
3. 原癌基因扩增
人类恶性肿瘤中,癌基因扩增(amplification) 现象比较常见。
src家族
定位: c-src定位于第20号染色体,17个外显子 编码: 60kDa的蛋白质,具酪氨酸蛋白激酶
(tyrosine protein kinase,TPK)活性。 特点:有一个250个氨基酸组成的同源结构区,
其表达产物均具有TPK活性。 作用:通过激酶的磷酸化作用,使其结构发生改 变,增加激酶对底物的活性,加速生长信号在胞内 的传递,与细胞无限生长关系密切。
c-myc基因表达产物:DNA结合蛋白
正常细胞
肿瘤1 肿瘤2 肿瘤3 肿瘤4
用逆转录病毒载体时必需考
病毒使c-myc癌基因活化的几种插入方式
虑细胞癌基因的插入激活
2. 基因易位
癌基因从染色体的正常位置上易位 (trnaslocation)至另一染色体的某一位置上,使其 调控环境发生改变,从相对静止状态转为激活状态。
如在人类急性粒细胞白血病的HL60 细胞株、 结肠癌、乳腺癌及小细胞肺癌等多种肿瘤细胞中 均证实有c-myc基因扩增;神经母细胞瘤中有Nmyc扩增等。在某些肿瘤中相应癌基因表达蛋白量 增加几十倍到上千倍。
4 点突变(point mutation)
单个碱基突变而 改变了编码蛋白 质的功能使癌基 因激活.
癌基因(oncogene)
细胞内控制细胞生长和分化的基因,它的 结构异常或表达异常,可以引起细胞癌变。
癌基因
病毒癌基因(v-oncogene) 细胞癌基因(c-oncogene)
一、病毒癌基因
1. 病毒癌基因(virus oncogene,V-onc)
存在于病毒基因组中的癌基因,它不编 码病毒的结构成分,对病毒复制也没有 作用,但可以使细胞持续增殖。
癌 基 因 在 细 胞 内 的 分 布
三、癌基因一旦受到 辐射或化学致癌剂的影响,就会全部或部分活化, 诱导肿瘤的发生。
正常细胞
肿瘤细胞
癌基因活化的机制
1. 获得启动子与增强子 2. 基因易位
活化机制
3. 原癌基因扩增 4. 点突变
1.出现新的表达产物 活化结果 2.出现过量的正常表达产物
3.出现异常、截短的表达产物
原癌基因转变为癌基因
1. 插入激活
——获得启动子与增强子
在多种人源性肿瘤细胞株中c-myb和c-myc基因 所转录出的mRNA显著增多。原因:获得了强的 启动子。
如禽类白细胞增生病毒 (avian leukocytosis virus, ALV)并不含v-onc,但ALV前病毒整合到宿 主正常细胞的c-myc基因的上游,而ALV两侧的 LTR同时整合,其5'-端的LTR所含的强启动子致使 c-myc癌基因活化而转录出c-myc mRNA,使c-myc 的表达比正常时增高几十甚至上百倍。
人Burkitt淋巴瘤细胞的染色体易位t(8:14),致使c-myc激活
正常8
正常14
缺陷8
缺陷14
c-myc
c-myc
慢性髓细胞性白病细胞的c-abl基因可从9号染色体易位到22号染 色体上的bcr基因旁,组成一个含bcr基因调节区和abl基因酪氨酸 激酶活性区的融合基因(fusion gene),表达的融合蛋白质为结构 功能改变的蛋白激酶(protein kinase)。
K-ras, N-ras, H-ras,12、13、 61 codon突变
当点突变发生后: (1)该蛋白活性大大增强; (2)该蛋白稳定性增加; (3)会引起RNA的错误剪接而改变蛋白质的结构 和功能。
原癌基因ras的活化。H-ras基因由356个碱基组 成,其第一个外显子中第12个密码子(第35位碱基) 在正常细胞中为G,而在肿瘤细胞中突变为T,其 编码的p21蛋白的第12位氨基酸由正常细胞的甘氨 酸残基突变为肿瘤细胞的缬氨酸残基突变引起其 编码的蛋白质之间微小结构改变能造成功能上极 大的差别,导致GTP酶活性的下降,使p21失去结 合、水解GTP的作用。
4. 原癌基因的产物与功能
1. 细胞外生长因子 sis---P28
2. 跨膜的生长因子受体 c-src、c-abl、c-mos 、c-raf
3. 细胞内信号传导体:酪氨酸蛋白激酶等: c-src、c-abl、c-ras、c-mas、H-ras、 K-ras、N-ras、crk
4. 核内转录因子 myc、fos
3. 病毒基因组结构
长末端 重复序列
正常的病毒基因
癌基因
LTR gag
pol
env src
LTR
病毒
逆转录
病毒
酪氨酸激酶
Promoter 核心蛋白 酶和整合酶 外膜蛋白
Enhancer
4. 病毒癌基因的形成
一些肿瘤相关的病毒
二、细胞癌基因
1. 细胞癌基因(cellular-oncogene, C-onc)
ras家族
数量:H-ras、K-ras、N-ras H、K-ras分别来自大鼠肉瘤病毒Harvey、Kirsten株 N-ras从入神经母细胞瘤(neuroblastoma)中获得
编码:4个外显子组成, 蛋白质为21Kd 特点:编码的氨基酸顺序有85%的同源性,主要
位于细胞膜的内侧面,属G蛋白 作用:参与细胞增殖信号的细胞内转导过程,是维
80年代初Weinberg 等几个实验室通过 转染实验证明人体细胞中的癌基因H-ras。
现已发现100多种的oncs。
Bishope,Varmous:劳氏肉瘤病毒如何使正 常细胞转化为恶性生长的? 研究表明:劳氏肉瘤病毒的致癌能力与病毒 基因组的单个基因有关,即src基因。 src基因本是正常细胞基因组的一部分(原 癌基因),被病毒“劫持”后,病毒则具有 致癌能力。
多个终止密码子;另外两个外显子表达62-64kDa或6667kDa的蛋白 特点:位于核内,属于DNA结合蛋白类,与DNA复制起动 有关myb家族编码的产物本身就是反式作用因子。 作用:两个家族的癌基因产物都位于细胞核内,可与某些 特定DNA相结合,影响DNA复制的起动过程或对转录进行 调控,从而实现其调节细胞生长、增殖、分化的目的。
Bishop和Varmus1989年诺贝尔生理学和医学奖
Bishop
Varmus
Bishop和Varmus1989年诺贝尔生理学和医学奖
美国毕晓普和瓦慕斯等人的研究表明:动物体 内的癌基因不是来自病毒,而是由于在动物的 正常细胞基因中本来就存在一个庞大的癌基因 族,正常情况下这些原癌基因是不活跃的,但 当受到病毒入侵或遇到物理、化学等因素作用 时,就可能被激活,突变为癌基因。这也就解 释了化学污染、吸烟、放射线辐射等因素致癌 的原因。
癌基因、抑癌基因与生长因子的关系
抑癌基因 负调控
细胞
癌基因 正调控
产物
生长因子
第一节
癌基因
Oncogenes
癌基因的发现
• 1910年Rous 发现鸡肉瘤病毒(RSV-RNA反转录病 毒)。
• 1963年Dulbeco发现正常细胞感染病毒可恶变为癌细 胞。
• 1970年Baltimore发现病毒感染宿主时,RNA经逆转 录酶合成DNA并整合到宿主DNA,从而导致宿主细 胞的恶性转化。
如早幼粒细胞白血病患者有(15:17)染色体的易位, 而慢性粒细胞白血病患者费城(Philadelphia)染色体 为9:22染色体易位形成的。
人Burkitt淋巴瘤细胞中, 位于8号染色体上的c-myc 移到14 号染色体上免疫球蛋白重链基因 (Immunoglobulin heavy chain gene)的调节区附近,与 该区的活性很高的启动子连接而受到激活。
存在于生物正常细胞基因组中的癌基因,
或称原癌基因 (proto-oncogenes , pro-onc) 。未
激活的癌基因,促进正常细胞生长、增殖、分
化、发育。
突变
原癌基因
癌基因(oncogene)
病毒癌基因v-onc 与细胞癌基因c-onc的差别
1. v-onc通常丢失c-onc两端的某些序列 2. v-onc没有内含子 3. v-onc外显子与同源的c-onc也有微小差别 4. v-onc出现碱基取代或缺失较c-onc常见
2. 细胞癌基因的特点
广泛存在于生物界中; 基因序列高度保守; 作用通过其产物蛋白质来体现; 被激活后,形成癌性的细胞转化基因。
3.细胞癌基因的分类及其产物
根据原癌基因的表达产物在细胞中的定位和 功能分为:
1. src家族 —— 酪氨酸蛋白激酶 2. ras家族 —— P21(信号传导体) 3. myc家族 —— 核内DNA结合蛋白 4. sis家族 —— P28(类人血小板源生长因子) 5. myb家族 —— 核内转录因子
第二十章 癌基因、抑癌基因与生长因子
Oncogenes, Anti-oncogenesand Growth Factors
人乳腺癌细胞(human breast cancer cell)
人肺癌细胞
癌细胞的特征
肿瘤(tumor) 良性肿瘤(benign):不转移 (分裂失控) 恶性肿瘤(malignant): 转移、侵润
PDGF/sis
Erb癌家族
表达产物:细胞骨架蛋白 作用:在细胞运动、分裂、信息传递、能 量转换、代谢调控以及维持细胞形态方面 具有重要作用。
人erb-B编码的是“掐头”的表皮生长因子(EGF)受体,这个 “截短”受体和其配体-表皮生长因子长期结合,从而可永远 向细胞内传导促进生长的信号。
与野生型受 体相比,跨 膜区域无变 化,但受体 的两端变短, 尤其是全部 细胞外结构 区域都被删 除。
myc基因家族及其产物可促进细胞增殖,永生 化,去分化和转化等,在多种肿瘤形成过程中处于 重要地位。
myc基因家族中的3个成员对肿瘤形成及在肿 瘤类型方面存在差异。
C - myc的扩增与肿瘤发生与转归密切相关; N - myc的扩增对肿瘤的预后判断有意义; L - myc扩增与肿瘤的易患性和预后在不同的 肿瘤中表现不一样。 近年来的研究表明,myc基因产物,尤其是c myc在诱导细胞凋亡过程中也起重要作用。
持细胞生长和分化的重要信号转换器。
ras与GTP结合时为活化状态,GTP水解后,ras与 GDP结合形式为非活化状态。
Myc癌家族
myc基因是较早发现的一组癌基因,包括C - myc,N -myc,L - myc ,分别定位于8号染色体,2号染色体和1号染色体。与 之同源的病毒癌基因存在于MC29及其它一些具有高度致 癌性的猿逆转录病毒中。 编码:3个外显子组成,Exon 1不编码,缺少ATG,但
癌(cancer)
上皮组织:癌(carcinoma) 结缔组织和肌肉:肉瘤(sarcoma) 其他(血液):白血病等(leukemia)
生长层叠
侵润性和扩散性
侵润性(invasive);扩散性(diffusible
良性肿瘤(benign) 和恶性肿瘤(malignant)
转移Metastasis
Sis癌家族
目前发现只一个基因,即c-sis。 定位:人类第22号染色体,5个外显子; 编码:241个氨基酸的蛋白质(p28); 特点:与人类的血小板衍生生长因子(PDGF)有87%的同 源性,可与PDGF受体结合。
作用:PDGF能促进结缔组织细胞及神经胶质细胞增 殖,故c-sis作用于PDGFR,可刺激细胞生长及转化。
2. 病毒癌基因的发现
Rous
Huggins
1907年, Peyton Rous从母鸡身上的恶性结缔组织(肉瘤)中提取滤液,接 种到健康的鸡体内,鸡患上同样的肿瘤。1910年,Rous从鸡肉瘤滤液中发 现了第一个逆转录病毒(retrovirus),即Rous肉瘤病毒(Rous sarcoma virus,RSV),并证明该鸡肉瘤滤液可诱发新的肿瘤,推测RSV是诱发鸡 肉瘤的原因。当时,Rose虽对RSV如何引起肿瘤并不清楚,但因开创了病 毒与肿瘤发生关系的研究而获得了1966年诺贝尔医学与生理学奖。
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